CN209399577U - 油田用无电自控加热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田用无电自控加热炉，适用于油田地面工程中在既无控制动力电源也无控制气源环境下，利用天然气或石油伴生气对油井采出液进行加热初级处理的加热炉。该加热炉包括：燃气源管道、球阀、过滤分离器、排泄阀、Y型过滤器、旁通阀、减压阀、安全制组阀、温控阀、感温器、主火管路、主火头、火焰探针、种火管路、种火头、火焰探针、盘管式换热器、液位计、烟囱、前后烟道检修门、排气门、加热箱温度表、安全阀/压力开关。本实用新型提供了油田领域在无动力电源和控制气源环境下的具有自动控制的加热炉，具有对燃料和温度自动调节控制功能、燃烧缺氧或熄火的安全保护措施。本实用新型具有安全可靠，操作便捷，成本低等特点。

Description

油田用无电自控加热炉

技术领域

本实用新型涉及一种油田用无电自控加热炉，适用于油田地面工程中在既无控制动力电源也无控制气源环境下，利用天然气或石油伴生气对油井采出液进行加热初级处理的加热炉。

背景技术

油田用无电自控加热炉是一种间接火筒式加热器，在天然气和石油矿场上用得非常广泛，它是一个内部盛满加热流体(通常是水或者乙二醇溶液)的卧式圆筒形大容器。盘管(换热管)和火管就沉浸热水中。在水套加热炉内，燃料燃烧所产生的热量通过火管传给热水，然后通过热水传给盘管(换热管)内所需要加热的油水混合物。目前，有少量应用油田的无电自控加热系统或加热炉主要有两种方式：

一种加热炉是利用油井采出液的伴生气作为控制系统动力气源，伴生气需要减压调压过滤处理后提供给加热炉作为控制气源使用，通过气动控制阀开启或关闭气动调节阀的气源，从而实现对燃烧器的燃料量的控制。这种加热炉存在气源气压稳定差、气源处理复杂、设备成本高等不利因素，当气源指标不符合控制要求时，加热炉将被迫停炉或有可能产生误动作，使控制系统可靠性、安全性大为降低。

另一种加热炉是利用热膨胀物理原理，采用装有热膨胀介质的波纹管机构推动燃料阀调节控制加热炉燃料流量大小，从而控制加热炉温度并实现高温保护功能。该种加热炉采用装有热膨胀介质的波纹管机构进行温度测量，当加热炉达到设定的控制温度时，通过装有热膨胀介质的波纹管机构的阀开启或关闭气动调节阀的气源，从而实现对燃烧器的燃料量的控制，实现了对加热炉的温度控制。这种方式具有控制动作响应迟缓、安全保护响应时限差、对阀体制造要求高、设备成本高等不足，更为重要的是对于燃烧系统的缺氧或熄火无安全保护机制措施。

本实用新型正是在这样一种背景下提出的，解决了现有加热炉存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是这样实现的，一种油田用无电自控加热炉，包括：燃料燃烧部分和炉体部分；燃料燃烧部分组成：球阀燃料气源、过滤分离器、排泄阀、Y型过滤器管道、球阀主燃气、减压阀、旁通阀1、闸阀点火操作、旁通阀 2、旁通阀3、旁通阀4、安全制组阀、温控阀燃料、球阀主燃料、主火管路、主火头、火焰探针主火、种火管路、种火头、火焰探针种火组成；炉体部分组成：盘管式换热器、液位计加热箱、烟囱、前烟道检修门、后烟道检修门、排气门、感温器加热介质、安全阀/压力开关。

本实用新型油田用无电自控加热炉克服现有无电自控加热系统或加热炉上述不利情况，具有以下特点：

(1)具有燃料量调节控制功能，对加热炉温度进行可靠控制，并具有高温保护功能和燃烧器的缺氧或熄火的安全保护机制。

(2)具有较高安全可靠性，操作简单，安置便捷，成本低等特点，是一种适用于油田地面工程中在既无控制动力电源也无控制气源环境的加热炉中的加热炉。

附图说明：

图1是本实用新型装置结构示意图。

图1结构示意图中：1、球阀燃料气源；2、排泄阀；3、过滤分离器；4、Y 型过滤分离器管道；5、球阀主燃气；6、减压阀；7、旁通阀1；8、闸阀点火操作；9、安全制组阀；10、旁通阀2；11、旁通阀3；12、旁通阀4；13、温控阀燃料；14、球阀主燃料；15、种火管路；16、主火管路；17、主火头；18、种火头；19、火焰探针种火；20、火焰探针主火；21、前烟道检修门；22、后烟道检修门；23、排气门；24、液位计加热箱；25、感温器加热介质；26、盘管式换热器；27、安全阀/压力开关；28、烟囱。

具体实施方式

本实用新型是一种适用于油田地面工程中在既无控制动力电源也无控制气源环境的加热炉，本实用新型由燃料燃烧部分和炉体部分组成，燃料燃烧部分包括：球阀燃料气源1、排泄阀2、过滤分离器3、Y型过滤器管道4、球阀主燃气5、减压阀6、旁通阀1(7)、旁通阀2(10)、旁通阀3(11)、旁通阀4(12)、闸阀点火操作8、安全制组阀9、温控阀燃料13、主火管路16、主火头17、火焰探针主火20、球阀主燃料14、种火管路15、种火头18、火焰探针种火19组成；球阀燃料气源1与过滤分离器3连接，过滤分离器3与球阀主燃气5连接，球阀主燃气5与Y型过滤器管道4连接Y型过滤器管道4与减压阀6连接，减压阀6分别与旁通阀1(7)和安全制组阀9连接，安全制组阀9连接与旁通阀 2(10)、旁通阀3(11)、旁通阀4(12)、温控阀燃料13连接，安全制组阀9 通过种火管路15与火焰探针主火连接。

本实用新型炉体部分包括：盘管式换热器26、液位计加热箱24、烟囱28、前烟道检修门21、后烟道检修门22、排气门23、感温器加热介质25、安全阀/ 压力开关27；前烟道检修门21与排气门23和安全阀/压力开关27连接，后烟道检修门22与盘管式换热器26连接，前烟道检修门21与烟囱28连接，感温器加热介质25在炉体内。

燃料燃烧部分与用户燃料管道连接作为加热炉燃料气源，管道连接方式可以是法兰安装也可以是焊装；燃料气通过球阀燃料气源1，经过燃管道Y型过滤器管道4进入燃料气过滤分离器3进行基本的燃气质量处理；过滤分离器3内装有过滤网，燃料气过滤分离器分离的水及杂质由燃料气排泄阀2排出，经过处理净化的燃料气经过所设置的燃料气管道球阀主燃气5进入加热系统的燃料管路；燃料气管道设置球阀主燃气5，作为加热系统的总收入燃料气源；在球阀主燃气5后燃料气管路设置有减压阀6，减压阀6用于燃气管道的压力调节及温度燃气压力的作用，减压阀6对燃料气管道压力进行稳定调节后；经过减压阀6 的燃料气进入安全制组阀9，燃料气流向负压燃烧器具体分为两路管道，安全制组阀9与和主火管路16和种火管路15连锁关联，并连接火焰探针主火20火焰探针种火19；按压点火操作闸阀8时，点火器对种火头18进行放电点火，种火头18设置有火焰探针种火19，用以监控种火头18燃烧情况并与电子点火器连锁控制点燃种火，当发生种火灭火或缺氧燃烧时，火焰探针种火19所产生的信号电流传输并不能驱动安全制组阀9，安全制组合阀9将燃料气自动关断，使燃料气中断，防止出现燃料气泄漏等安全事故的发生。种火管路的燃料气通过闸阀点火操作9，进入对进入负压燃烧器的种火管路15及种火头18，其中在种火头18设置有火焰探针种火19，用以监控种火头18燃烧情况并与闸阀点火操作 8和电子点火器连锁控制并点燃种火头18中的燃料气产生种火，种火可以引燃主火头17的燃料气，当主火燃烧后，负压燃烧器对盘管式换热器26进行加热，加热炉进入对被加热介质进行加热的温度控制过程。

在主火头17火焰探针主火20，用以监控主火头17燃烧情况，当发生灭火或缺氧燃烧时，火焰探针主火20所产生的电流信号传输并不能驱动安全制组阀9，燃料气安全制组阀9将自动关断，使燃料气中断，防止出现燃料气泄漏等安全事故的发生。燃料气通过温控阀燃料13，对进入负压燃烧器的主火管路16及主火头17的燃料气量进行调节控制和安全保护，其中在主火头17设置有火焰探针主火20，火焰探针主火20用以监控主火头17燃烧情况；温控阀燃料13连接感温器加热介质25并设置有温度范围设定旋钮，当被加热介质温度小于设定操作温度时，连接感温器加热介质25内含的感温液方式体积变化而驱动温控阀13 将调整阀门开度，当加大开度时燃料气流量加大从而提高主火燃烧功率，使被加热介质温度提升，当被加热介质温度接近或大于设定操作温度时，连接感温器加热介质25内含的感温液方式体积变化而驱动温控阀13将调整减小开度或关闭阀门使燃料气流量减小或关闭从而降低主火燃烧功率，使被加热介质温度降低或保持在设定温度范围内。

本实用新型所述的加热炉体，采用传统二回程烟气布置，使高温烟气处于加热炉前端通过烟囱输出，操作区布置于加热炉后端，从结构布局上将操作区与高温烟气完全分隔开，保证加热炉的安全操作。烟道燃烧室是波纹炉胆，有利于吸收热膨胀，提高柔性，减少热应力，延长加热炉的寿命。其次，对高温烟气产生扰流作用，强化了传热，增加了受热面积，提高了加热炉的热效率。

本实用新型所述的烟管采用螺纹烟管，并进行对称布置，使炉内受热均匀，改善了炉内的热应力状况，从而延长了加热炉的使用寿命。同时因螺纹烟管的扰流作用，强化了传热。烟管与管板连接均采用全焊透焊接结构，使高温烟气热量传递更加容易，可避免了管板和高温烟管口热裂纹和疲劳裂纹的产生。

本实用新型所述的火筒、盘管及可伸缩的部件在运行时能够自由膨胀，所述的盘管式换热器26的盘管应用花板支撑，其厚度8mm。盘管所用180°弯头，其流通面积是直管段流通面积的90％；炉体设置有前烟道检修门21、后烟道检修门22、人孔直径DN400mm；手孔直径DN150mm。

本实用新型所述的炉体采用双鞍座式支座，其中一个支座为滑动支座。所述的烟囱28满足自然通风的需要；所述的炉体设置排气门23为防爆装置。

本实用新型所述的加热系统可以设置且不局限于主要测控点和声光信号报警器，报警器的种类包括：被加热介质进出口压力检测指示与报警器、加热炉炉体压力检测指示与报警器、加热炉炉体温度检测指示与报警器、加热炉烟囱温度检测指示与报警器、燃气管线压力检测指示与报警器、加热炉炉体介质液位检测指示与报警器、加热炉主火及种火燃烧检测指示与报警器。

本实用新型所述的加热炉有关燃料气路管线均相应设置有球阀燃料气源1、手动旁通阀1(7)、旁通阀2(10)、旁通阀3(13)、旁通阀4(14)，用于紧急情况下，手动关闭燃料气，确保加热炉设备及加热系统安全。

本实用新型工作原理：

本实用新型加热介质温度控制过程：燃料气通过温控阀燃料13，对进入负压燃烧器的主火管路16及主火头17的燃料气量进行调节控制和安全保护。其中温控阀燃料13连接感温器加热介质25并设置有温度范围设定旋钮，当被加热介质温度小于设定操作温度时，连接感温器加热介质25内含的感温液方式体积变化而驱动温控阀13将调整阀门开度，当加大开度时燃料气流量加大从而提高主火燃烧功率，使被加热介质温度提升。当被加热介质温度接近或大于设定操作温度时，连接感温器加热介质25内含的感温液方式体积变化而驱动温控阀 13将调整减小开度或关闭阀门使燃料气流量减小或关闭从而降低主火燃烧功率，使被加热介质温度降低或保持在设定温度范围内。

本实用新型安全运行控制措施和方法：将火焰探针主火20和火焰探针种火 19作为主火和种火出现灭火和缺氧情况下的安全保护：利用火焰探针主火20和火焰探针种火19在火焰边缘感受的火焰温度所产生的信号(电流)传输给燃气安全制组阀9，并驱动安全制组阀9内的阀路开闭，对主燃料管路和种火管路的燃料气进行开闭管理从而实现安全保护。主火和种火燃烧正常时，火焰探针主火20和火焰探针种火19所感受的温度在正常温度设定范围内时，火焰探针主火20和火焰探针种火19在火焰边缘感受的火焰温度所产生的信号(电流)可以传输给安全制组阀9足够的驱动电流，安全制组阀9内的阀路自动开启，种火燃烧管路15及种火头18和燃烧主火管路16及主火头17中的燃料气给负压燃烧器提供所需燃料气。当火焰熄灭或缺氧时，火焰探针主火20和火焰探针种火19所感受的温度不在正常范围内，火焰探针主火20和火焰探针种火19提供不出的足够的驱动电流给燃气安全制组阀，内的阀路自动关闭种火管路15及种火头18和燃烧主火管路16及主火头17中的燃料气，使负压燃烧器停止燃烧，防止出现燃料气泄漏等安全事故的发生。防止安全制组阀9及温控阀燃料13出现意外情况，可以采用紧急安全控制方式，手动操作关闭燃气阀门。具体紧急安全控制方式：采用手动操作关闭燃气阀门：加热炉有关燃料气路管线均相应设置有球阀燃料气源1、旁通阀1(7)、旁通阀2(10)、旁通阀3(11)、旁通阀4(12)，用于紧急情况下，手动关闭燃料气，确保加热炉设备及加热系统安全。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.油田用无电自控加热炉，其特征在于：包括燃料燃烧部分和炉体部分，燃料燃烧部分包括球阀燃料气源(1)、排泄阀(2)、过滤分离器(3)、Y型过滤器管道(4)、球阀主燃气(5)、减压阀(6)、旁通阀1(7)、闸阀点火操作(8)、旁通阀2(10)、旁通阀3(11)、旁通阀4(12)、安全制组阀(9)、温控阀燃料(13)、球阀主燃料(14)、主火管路(16)、主火头(17)、火焰探针主火(20)、种火管路(15)、种火头(18)、火焰探针种火(19)；球阀燃料气源(1)与过滤分离器(3)连接，过滤分离器(3)与球阀主燃气(5)连接，球阀主燃气(5)与Y型过滤器管道(4)连接Y型过滤器管道(4)与减压阀(6)连接，减压阀(6)分别与旁通阀1(7)和安全制组阀(9)连接，安全制组阀(9)连接与旁通阀2(10)、旁通阀3(11)、旁通阀4(12)、温控阀燃料(13)连接，安全制组阀(9)通过种火管路(15)与火焰探针主火(20)连接。

2.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：炉体部分包括盘管式换热器(26)、液位计加热箱(24)、烟囱(28)、前烟道检修门(21)、后烟道检修门(22)、排气门(23)、感温器加热介质(25)、安全阀/压力开关(27)；前烟道检修门(21)与排气门(23)和安全阀/压力开关(27)连接，后烟道检修门(22)与盘管式换热器(26)连接，前烟道检修门(21)与烟囱(28)连接，感温器加热介质(25)在炉体内。

3.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：将火焰探针主火(20)和火焰探针种火(19)作为主火和种火出现灭火和缺氧情况下的安全保护，利用火焰探针主火(20)和火焰探针种火(19)在火焰边缘感受的火焰温度所产生的信号(电流)传输给燃气安全制组阀(9)，并驱动安全制组阀(9)内的阀路开闭，对主燃料管路和种火管路的燃料气进行开闭管理从而实现安全保护。

4.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：燃料气通过温控阀燃料(13)，对进入负压燃烧器的主火管路(16)及主火头(17)的燃料气量进行调节控制和安全保护。

5.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：与用户燃料管道连接作为加热炉燃料气源，燃料气源经过球阀燃料气源(1)经过燃料管道及Y型过滤器管道(4)进入过滤分离器(3)进行基本的燃气质量处理；燃料气在过滤分离器(3)分离出的水和杂质由排泄阀(2)排出，燃料气经过所设置的球阀主燃气(5)进入减压阀(6)，减压阀(6)对燃料气管道压力进行稳定调节后，燃料气进入安全制组阀(9)后，燃料气流向负压燃烧器具体分为两路管道：一路管道是主燃料管路，主燃料管路的燃料气通过温控阀燃料(13)，进入对进入负压燃烧器的主火管路(16)及主火头(17)，其中在主火头(17)设置有火焰探针主火(20)，火焰探针主火(20)用以监控种主头(17)燃烧情况；另外一路管道是种火管路，种火管路的燃料气通过闸阀点火操作(8)，进入对进入负压燃烧器的种火管路(15)及种火头(18)，其中在种火头(18)设置有火焰探针种火(19)，用以监控种火头(18)燃烧情况并与闸阀点火操作(8)和电子点火器连锁控制并点燃种火头(18)中的燃料气产生种火，种火可以引燃主火头(17)的燃料气，当主火燃烧后，负压燃烧器对盘管式换热器(26)进行加热，加热炉进入对被加热介质进行加热的温度控制过程。

6.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：加热炉炉体烟气布置是高温烟气处于加热炉前端通过烟囱输出，操作区布置于加热炉后端，从结构布局上将操作区与高温烟气完全分隔开，保证加热炉的安全操作。

7.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：烟道燃烧室采用波纹炉胆，有利于吸收热膨胀，提高柔性，减少热应力，延长加热炉的寿命；其次，对高温烟气产生扰流作用，强化了传热，增加了受热面积，提高了加热炉的热效率。

8.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：烟管采用螺纹烟管，并进行对称布置，使炉内受热均匀，改善了炉内的热应力状况，从而延长了加热炉的使用寿命，同时因螺纹烟管的扰流作用，强化了传热。

9.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：烟管与管板连接均采用全焊透焊接结构，使高温烟气热量传递更加容易，可避免了管板和高温烟管口热裂纹和疲劳裂纹的产生。

10.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：火筒、盘管是可伸缩的部件，在加热炉运行时能够自由膨胀。

11.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：盘管式换热器(26)应用花板支撑，其厚度8mm，盘管采用180°弯头，其流通面积是直管段流通面积的90％。

12.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：炉体设置有前烟道检修门(21)、后烟道检修门(22)、及人孔直径DN400mm；手孔直径DN150mm。

13.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：炉体设置排气门(23)为防爆装置。

14.如权利要求1所述的油田用无电自控加热炉，其特征在于：加热炉有关燃料气路管线均相应设置有球阀燃料气源(1)、手动旁通阀1(7)、旁通阀2(10)、旁通阀3(11)、旁通阀4(12)用于紧急情况下，手动关闭燃料气，确保加热炉设备及加热系统安全。